石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯具有独特的结构、优异的性能,在诸多领域有广泛的应用.石墨烯层的原子均为表面原子,其表面积非常大,是天然的吸附材料.其易于制备、成本低廉等优势使得石墨烯吸附材料成为水处理研究中的热点.石墨烯及其复合材料已经在重金属、染料、杀虫剂、抗生素、石油等污染物的治理方面得到应用.综述了石墨烯吸附材料的制备方法以及其在污水处理方面的应用.分析了污染物在石墨烯吸附材料上的吸附行为,并讨论了石墨烯与污染物的相互作用.着重关注官能团对石墨烯吸附材料性能的影响,从化学视角提出了设计高效石墨烯吸附剂的思路.     

聚乙烯亚胺交联三维石墨烯制备与吸附性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,制备了PEI交联石墨烯絮状分散液。采用冷冻干燥法除掉絮状分散液中的溶剂水后,得到三维石墨烯。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱表征了所得三维石墨烯的结构及形貌特征,并测试了三维石墨烯对亚甲基蓝的吸附性能。研究结果表明:聚乙烯亚胺分子链的胺基可以与氧化石墨烯片层的环氧基和羧基反应,使PEI接枝到多个氧化石墨烯片层上,形成PEI交联的三维石墨烯。三维石墨烯能够快速吸附亚甲基蓝,当三维石墨烯添加量为10 mg、吸附时间为20 min时,亚甲基蓝去除率为85%,接近平衡去除率。     

海绵铁吸附除磷机理研究

利用动力学，表面分析技术研究了海绵铁吸附除磷的机理，结果表明，海绵铁对磷的吸附过程符合Langmuir等温式，属于物理化学吸附，并通过再生试验对吸附机理作了进一步的验证。     

氯化锌在水泥颗粒表面的吸附行为及缓凝机理

通过测定氯化锌在水泥颗粒表面的吸附行为和ζ电位,结合水化热、水化产物分析等研究氯化锌对普通硅酸盐水泥的缓凝机理。结果表明:ZnCl2在水泥颗粒表面的吸附量随掺量增加而增加,吸附率随掺量增加而减小;5min时ζ电位随掺量增加而明显增大,30min后掺量对ζ电位的影响变小;ZnCl2能与OH-离子结合生成不溶性化合物,提高早期浆体中的Ca2+浓度;掺入ZnCl2后第二温峰出现的时间推后,并且水化产物减少;掺ZnCl2对早期强度影响较小,但能较好的提高后期强度,掺量为0.2%时,胶砂的抗压强度最好。     

江苏师范大学开发出新型石墨烯薄膜吸附率创新高

江苏师范大学李海涛教授课题组率先成功开发了一种石墨烯多功能复合膜。该新型薄膜利用活性炭材料之间的协同作用,实现了对引用水中抗生素物质的完全去除。这种超轻超薄的石墨烯—活性炭薄膜吸附效率,对包括抗生素在内的颗粒状物体可达99.99%.     

石墨烯对玻化微珠保温砂浆性能的影响及机理研究

研究了石墨烯掺量对玻化微珠保温砂浆抗压强度、干密度、导热系数及微观结构的影响,通过SEM分析了石墨烯对基体微观结构的影响机理。结果表明:水固比为0.6时,掺0.3%石墨烯的水泥砂浆抗压强度达到最高,为1.25 MPa,较对照组提高了13.6%;当石墨烯掺量为0.5%,水固比为0.6、0.8、1.0时,保温砂浆的导热系数较对照组分别降低了为16.0%、13.2%、18.3%。微观分析表明,石墨烯可加速水泥的水化反应,生成更多水化产物,使基体内连通微孔隙、微裂纹数量减少,进而提高基体的抗压强度,降低基体的导热系数。     

石墨烯及其复合材料作为吸附剂在水处理中应用的研究进展

石墨烯(graphene,GE)是一种碳原子由sp2杂化形成以六边形排列的二维碳质新材料。其理论比表面积高达2600m~2/g,具有很高的吸附容量,很适合作为吸附剂应用到水处理当中。本文简单介绍了石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的特性,对石墨烯及其复合材料吸附重金属离子和难降解有机物的研究及进展进行了综述,并对当前该领域存在的问题进行了分析,为石墨烯材料在水处理领域的进一步发展提供一定的参考。     

黄土对锰离子的吸附特性及机理研究

重金属污染事件频发引起了很多学者的关注,锰是一种重金属痕量元素,人体通过食物链摄入过量的锰会产生中毒效应。研究了Mn(II)的浓度、反应温度、土水比、pH值等因素对Mn(II)在黄土上吸附特性的影响。黄土对Mn(II)的吸附容量可达7.84 mg/g,等温吸附模型Langmuir、Freundlich和D-R模型都能很好地解释Mn(II)在黄土上的吸附性能。热动力学分析表明Mn(II)在黄土上的吸附是一个自发的过程,升高温度可促进吸附作用的进行。增大土水比可提高Mn(II)的去除效率,但单位黄土上Mn(II)的吸附量有个最优值。Mn(II)的初始浓度越大单位黄土的最大吸附量越小,达到最大吸附量所需的土水比越高。溶液的酸碱度是影响Mn(II)去除效果的一个重要因素,pH>10.7时Mn(II)几乎完全被去除。通过X光衍射图谱和红外光谱分析,探讨了黄土与Mn(II)的结合机理,黄土中的黏土矿物、有机质成分对重金属Mn(II)的吸附起重要作用。     

石墨烯水泥基复合材料力学性能及增强机理研究

首先通过表面活性剂与超声波处理相结合的方式制备了石墨烯(GNs)水性分散液,进而探究了不同浓度石墨烯掺量对水泥基复合材料力学性能的影响.结果表明:石墨烯(GNs)的掺入可以有效改善水泥基复合材料的力学性能,当石墨烯(GNs)掺量为0.06％时,水泥基复合材料的3、7、28 d抗压和抗折强度较纯水泥试样分别提高了19.7...     

掺氧化石墨烯水泥砂浆的自收缩机理研究

采用体积测试法对水泥砂浆的自收缩进行试验,主要研究了氧化石墨烯(GO)掺量、聚羧酸系减水剂(PC)掺量、胶砂比对水泥砂浆自收缩的影响规律。结果表明,随PC掺量从0增加至0.03%,水泥砂浆的自收缩随之不断增大;随GO掺量的增加,水泥砂浆的自收缩呈先增大后减小的趋势;胶砂比增大,水泥砂浆的自收缩得到改善。分析认为,PC对水泥砂浆自收缩的影响,主要是由于PC掺入改变了水泥砂浆孔径分布,而GO掺入也会改变水泥砂浆的孔结构,同时对水泥水化产物起到调控的作用。此外,掺入PC可以促进GO在水泥砂浆中的分散,在PC与GO的复合作用下水泥砂浆的自收缩规律发生改变。     

高锰酸钾改性鸡蛋壳对水中铜离子的吸附机理研究

介绍了制备高锰酸钾改性鸡蛋壳吸附剂的方法,并分析了其去除水中铜离子的效果与机理,表征结果表明,高锰酸钾改性鸡蛋壳对铜离子的吸附量远大于单纯鸡蛋壳的吸附量;吸附动力学和等温线的结果表明,改性鸡蛋壳对铜离子的吸附机理为单层吸附机制,p H值和吸附剂量对吸附过程的影响显著,然而离子强度对吸附过程的影响较小。     

伊利石和钠蒙脱石对溴化乙锭的吸附机理研究

黏土矿物由于其独特的阳离子交换能力而表现出良好的吸附性能,在废水处理中有着广泛应用。溴化乙锭作为分子实验室中常用的核酸染料,其强烈的诱变性会对人体造成不可逆的伤害。利用2∶1型伊利石和2∶1型钠蒙脱石两种不同性质的黏土吸附溴化乙锭,探究吸附行为及吸附机理。结果表明,伊利石和钠蒙脱石吸附溴化乙锭过程均符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学方程,二者对溴化乙锭的吸附容量受控于阳离子交换能力,分别为0.10 mmol/g和1.09 mmol/g。进一步发现,溴化乙锭在伊利石上的吸附主要发生在材料外表面,受H⁺和Na⁺对吸附点位竞争的影响较为显著;其在钠蒙脱石上的吸附则主要发生在层间,受环境pH值和离子竞争的影响较小,表明其与钠蒙脱石的亲和力高。因此,不同结构黏土矿物表现出不同的吸附行为。     

聚羧酸系减水剂的吸附分散行为研究

通过合理的假设预测了聚羧酸系减水剂(PC)在水泥颗粒表面的吸附形态,并采用超滤膜法将自制PC分离成四种不同分子量范围的分离组分F1(平均分子量为10万以上),F2(5万至10万),F3(1万至5万),F4(1万以下),通过有机碳总分析法及净浆流动度表征了该PC/分离组分的吸附量以及对水泥浆体的分散性。研究结论显示:PC分子呈卷曲状吸附于颗粒的表面,而非直线型,而且随掺量的增加这种卷曲程度逐渐增大;各分离液/PC对基准水泥浆体的分散性大小顺序为:F2F1PC0F3F4;PC在水泥颗粒表面吸附过程属于分级吸附,其中分子量较小的减水剂分子首先吸附到水泥颗粒的表面,而后是分子量较大的分子。     

基础油在岩屑表面吸附行为研究

文章分析了油基岩屑中岩屑与基础油的基本特性,系统探究了岩屑粒径、温度、压力、油基钻井液用乳化剂浓度和水含量对岩屑吸附基础油的影响。研究结果表明：随着岩屑粒径的减小,其对基础油的吸附量逐渐增大,吸附行为符合Freundlich模型,即岩屑对基础油的吸附主要为多分子层的物理吸附;低温下基础油吸附至岩屑是一种自发行为,但随着温度的上升,基础油吸附量呈现降低的趋势;随着压力的增大,基础油吸附量先略 增大后变化较小;随着含水量的增大,基础油吸附量呈现下降趋势,而随着乳化剂含量的增大,基础油吸附量先增大后下降。油基钻井液用基础油在岩屑表面的吸附行为研究对于油基岩屑进行脱油处理具有一定的指导意义。     

石墨烯量子电容的理论研究

石墨烯的量子电容可通过N掺杂、空位缺陷和吸附过渡金属原子的方法提升,量子电容的增加与局限态接近狄拉克点或缺陷和掺杂造成的费米能级移动有关。     

微塑料吸附行为及对生物影响的研究进展

微塑料作为一种新型的环境污染物,因其可能带来的生态学效应,越来越受到研究者的重视。长期存留在环境中的微塑料会吸附环境中的污染物(如:重金属、有机污染物等),而吸附了污染物的微塑料被生物摄食后,随着污染物的解吸释放,会产生一系列的生态毒性。同时,微塑料还能为微生物提供附着点,随着微生物的附着增多,会在微塑料表面形成生物膜。本文主要对近年来与微塑料吸附行为相关的文献资料进行了总结,并提出了该领域今后的发展方向。     

石墨烯复合材料的制备及性能研究

目前,制备石墨烯的方法有许多,主要包括化学还原氧化法、外延生长法、机械剥离法、化学气相沉积法等,其中还原氧化法由于成本低廉、可靠性高、工艺简单,致使其被得到广泛的应用。镍纳米粒子-石墨烯复合材料具有电磁参数可调、吸收频带宽、比重轻、电化学性能优良等方面的优点,是一种非常理想的复合材料。文章以还原氧化法法制备石墨烯,然后以实验探析了镍纳米粒子-石墨烯复合材料的制备,并分析了镍纳米粒子-石墨烯复合材料的性能,以供参考。     

掺氧化石墨烯水泥复合净浆的自收缩机理研究

氧化石墨烯(GO)基面含有丰富的含氧官能团,同时具有较大的比表面积,可以改变水泥产物的形状及聚集形态、密实水泥基材料的微观结构、进而改善其力学性能。研究了水灰比和GO掺量对氧化石墨烯/水泥复合净浆(GO/C)自收缩特性的影响。结果表明:GO/C的自收缩受水化龄期、水灰比和GO掺量的影响较大,当水灰比为0.42、GO掺量为0.03%时,对水泥净浆自收缩的抑制作用可以达到最优,此时GO/C的28 d自收缩为1.53 mL/100 g,较对照组减小了25%。     

减水剂在水泥基材料表面的吸附行为研究

减水剂通过吸附在水泥-水分散体系固液界面上,改变其界面性质,从而影响水泥水化过程。论文综述了减水剂在水泥基材料颗粒表面的吸附机理及吸附行为的研究现状,重点论述了减水剂在水泥基材料表面的吸附行为,并展望了未来的研究发展方向。